本论文以机载ISAR成像信号处理算法为研究对象，对海面目标ISAR成像中的平动补偿、散射点越分辨单元走动校正、目标三维转动对ISAR成像的影响以及适合于目标三维转动情况下的距离瞬时多普勒成像算法展开了深入的研究。在此基础上，提出了一些新的思想和方法并进行了初步的探索。 结合投影平面概念和回波多普勒的表达式，详细分析了目标三维转动对ISAR成像的影响。指出在目标三维转动情况下回波多普勒会产生额外的线性频移和调频率的变化以及两部分影响和投影平面变化的对应关系，给出各部分影响的处理原则。 对现有的包络对齐算法和相位校正算法进行了理论分析、仿真及实测数据验证。分析了各种方法的使用条件和可能存在的问题，在此基础上，提出了利用通信系统中早迟门比特同步电路中寻找时间同步点的思想改进平动补偿的方法。验证了各种平动补偿算法在机载ISAR成像模式下的适用性。 详细地分析了产生散射点越分辨单元走动的原因以及在目标存在三维转动情况下进行越分辨单元走动校正可能存在的困难。对现有的PFA算法和keystone变换算法校正走动的原理进行了分析和仿真验证，指出了这两种算法的局限性。为了解决三维转动情况下MTRC校正问题，提出了一种结合子孔径和子回波包络校正的算法。 针对三维转动目标ISAR成像问题，引入距离瞬时多普勒成像方法。讨论了基于Radon—Wigner变换的成像算法以及chirplet分解成像算法。在此基础上给出了一种结合参数估计和局部搜索的chirplet分解快速成像算法。 分析了基于时频分析的距离瞬时多普勒算法所提供信息的冗余性，在此基础上提出了一种结合分数阶傅立叶变换和dechirp技术直接获取成像时刻瞬时多普勒分布的距离瞬时多普勒ISAR成像算法。